[發明專利]一種仿生多功能的鈦基植入體表面構建方法

有效

• 申請號: 201410501568.1
• 申請日: 2014-09-27
• 公開（公告）號: CN104451684B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 李曉東;查光玉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C23F1/26
• 分類號: C23F1/26;C23C22/64;A61L27/30;A61L27/06;A61L27/54;B24C1/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 張法高,趙杭麗

技術領域

本發明屬于醫用材料制造技術領域，涉及一種具有多尺度三維立體網絡復合結構的鈦基體內植入材料表面的制備方法，尤其涉及一種仿生多功能的鈦基植入體表面的構建方法。

技術背景

種植體與周圍骨組織形成骨整合（osseointegration）是種植成功的關鍵。種植體表面性質在影響種植體周圍細胞行為中發揮重要作用，是決定骨整合速度和程度的關鍵因素之一。研究和臨床實踐發現，粗糙微米尺度表面鈦基種植體有利于骨整合。該類種植體植入后其骨整合方式是骨與種植體之間的直接接觸成骨，種植體表面形貌能通過直接或間接的方式誘導和促進細胞的生物學活性，進而促進骨整合。其中臨床最有典型代表性的是Nobled的TUnite^TM和ITI的SLA??種植體系，他們都是在種植體表面形成了微米級多孔凹坑結構。

眾多研究表明，新骨形成的環境基質是一種在微米、亞微米、納米尺度具有三維階層的復雜結構。主要是直徑在幾十至上百微米、深度在一個微米左右、具有不同的走向膠原纖維束。模擬體內新骨形成的形貌環境，構建三維的具有微米/亞微米/納米多尺度復合結構表面的種植體，其表面不同尺度的形貌結構在骨整合過程中發揮不同但又相互協作促進的作用，期望可加速種植體表面的骨整合和維持種植體長期穩定性。

與此同時，如果在構建具有高成骨活性的新的種植體表面的基礎上，也賦予其表面良好的抑菌功能，可以較大幅度地降低種植體植入后窗口期感染幾率,這不僅具有較大的科學意義而且具有極大的應用背景。如果能利用種植體表面形貌的構建來達到這一目的，無疑是上佳的選擇。因為這樣可以避免其他方法帶來的副作用或弊端，如種植體表面引入抗生素、金屬離子等材料所引發的耐藥、過敏或其他細胞毒性問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種仿生多功能的鈦基植入體表面構建方法，是一種三維網絡多尺度復合結構的種植體表面構建方法，通過以下步驟實現：

（1）噴砂：用20~80目的金鋼砂、氧化鋁、噴丸玻璃珠、鋁珠、鋼砂、鋼珠、塑料砂、樹脂砂、核桃砂、氧化鈰、氧化鋯等對光滑的種植體表面進行噴砂處理，噴砂壓力為4~8bar，最佳壓力為4~6bar，其中40~60目砂為最佳，噴砂時間為10~600秒，其中最佳噴砂時間為40~80秒。噴砂后的種植體，先后用丙酮、乙醇和純水超聲清洗15分鐘，氮氣吹干。獲得十幾微米到幾十微米的坑狀切削結構樣起伏。

（2）酸蝕：噴砂處理后的種植體用濃硫酸（質量濃度為98%）和濃鹽酸（質量濃度約為35%~38%）混合酸溶液加熱處理0.1~10分鐘，其中濃硫酸：濃鹽酸的質量比為0.01:1至1:0.01，且酸的質量總濃度不低于20%，其中最佳處理時間為10~400秒，最佳溫度為60℃至沸騰。處理后的種植體立即置于蒸餾水中清洗，在噴砂獲得的幾十個微米的起伏上酸蝕出微米級別的凹坑增大了比表面積和層級結構，大大增大了種植體的表面積。

（3）堿處理：酸處理后的種植體用NaOH溶液處理，其中NaOH的質量濃度為0.1%至飽和，處理溫度為0℃至沸騰，處理時間為0.1~120分鐘，其中最佳質量濃度為1%~50%，最佳處理溫度為30℃~90℃，最佳處理時間為1~60分鐘。經過堿處理，在微米級、亞微米級結構上又構建了新的類似細胞外基質的三維立體的網絡結構。

本發明的另一個目的是提供所述方法在制備仿生多功能的鈦基植入體表面中的應用。本發明提供了一種新型的鈦基植入體三維表面形貌構建的新方法，創制了一種具有仿細胞外基質三維結構的微納復合表面。經酸蝕后在噴砂獲得的幾十個微米的起伏上酸蝕出微米級別的凹坑增大了比表面積和層級結構，大大增大了種植體的表面積，經堿處理后，在微米級、亞微米級結構上又構建了新的類似細胞外基質的三維立體的網絡結構，經本發明方法處理后的鈦基植入體表面在促進植入體成骨活性的同時，亦能達到種植體表面直接抑菌的目的。與臨床應用最廣泛的種植體之一SLA相比，該表面具有優異的成骨活性和抗菌性能，對于增強種植體的骨整合、降低種植相關感染、提高種植成功率具有重要意義。具有廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1是實施例1?SEM觀察結果。

圖2是實施例2?SEM觀察結果。

圖3是實施例3?SEM觀察結果。

圖4是實施例4?SEM觀察結果。

圖5是實施例5?SEM觀察結果。

圖6是實施例6?SEM觀察結果。

圖7是實施例7?SEM觀察結果。

圖8是實施例8?SEM觀察結果。